Давайте подумаем 1 — Можно ли «победить» низкую гравитацию Марса? (копипаста)

О серии

Я планирую написать несколько статей о разных проблемах, которые мне интересно обсудить. Сразу хочу предупредить, я обычный программист-математик, а не специалист в биологии, космонавтике и т.д., поэтому это скорее размышления дилетанта на тему, а не абсолютная истина. В общем, это больше приглашения подумать вместе, если я не прав — пишите в комментариях.

Итак, на Geektimes я встречал мнение, что низкая гравитация Марса это чуть ли не главная проблема почему колонизация Марса невозможна или приведет к большому количеству заболеваний, к вырождению и вымиранию колонии на Марсе.

Уменьшить гравитацию сложно, а вот можно ли ее увеличить? 
 

1 Способ. Очень простой и древний

Вы не поверите, но «машину», чтобы «оказаться на Юпитере» придумали тысячу лет назад и выглядела она как-то так.



Да обычные рыцарские доспехи, которые весили иногда (особенно если предназначались для турниров) чуть ли не сколько же сколько сам рыцарь (до 70-80 кг). В них вы сможете почувствовать себя на планете, где гравитация раза в 2 больше. 

По сути, для мышц и костей человека нет большой разницы между земной силой тяжести и доспехами или скафандром с дополнительным весом, ведь давить сверху будет с той же силой.



Например, скафандр миссии Аполлонов весил целиком около 100 кг., то есть космонавт/астронавт в таком скафандре на Марсе чувствовал почти как на Земле (до 70-80% земной силы тяжести). Естественно, внутри помещений колонисты не будут постоянно носить скафандры, однако они могут носить обычные жилет-утяжелители для тренировок: 



и такие же на руки и ноги



Возможно, так же можно надевать специальные головные уборы для тренировки шеи. Разумеется, если придется переносить тяжелые грузы, такие утяжелители можно и нужно будет снять. 

Обычно такие утяжелители используют песок в качестве грузом, но вместо песка можно использовать свинец (или еще более тяжелые металлы) и объем будет относительно небольшим. Литр свинца весил 11 кг., небольшой 20 литровый рюкзак забитый свинцом будет весить более 200 кг. Это будет более чем достаточно для создания «как бы Земной силы тяжести».

Кстати, подобные свинцовые костюмы-утяжелители или скафандры-утяжелители могут заодно служить личным средством защиты от радиации (хотя вероятнее большая часть жилых помещений будет подземным). 

В чем минусы: 

1. Инерция. Обычно тех кто тренируется с такими утяжелителями для рук и ног предупреждают об опасности резких движений, так как кости при большом весе могут не выдержать. К тому же, в случае неожиданной опасности колонисты будет сложно двигаться быстро, не снимая утяжелители. Это может быть опасным, когда речь будет о секундах. Кроме того, колонисты при таком утяжелении будут быстрее уставать при ходьбе или беге, просто из-за борьбы с инерцией. 

2. Возможные проблемы с внутренними органами. Да, можно создать как бы «дополнительную силу тяжести» для мышц, костей и т.п., но вот как низкая гравитация будет действовать на внутренние органы не очень понятно. К сожалению, ученые хорошо знают как действует невесомость, но нет экспериментов при пониженной (но не нулевой) гравитации. По идее, внутри тела человека все равно есть внутреннее давление и гравитация не должна играть решающую роль, но вопрос остается открытым…

3. Этот способ не будет работать во время сна и открытым остается вопрос беременности и первых лет жизни детей. 
 

2 Способ Центрифуга

На картинке ниже вы видите центрифугу для тренировок космонавтов.



В принципе, не сложно разработать подобную же систему для ночного отдыха Марсиан (разумеется в упрощенном варианте). 

Почему для ночного? 

Во-первых, именно во сне человек проводить треть своего времени, вполне возможно, что треть времени с Земной силой тяжестью + дополнительные утяжелители «днем» будет достаточным для профилактики всех проблем из-за низкой гравитации. 

Во-вторых, именно во сне человеку требуется очень небольшое пространство (капсульные отели гарантируют), поэтому в небольшой центрифуге может находится достаточно много народу. К тому же, во время сна здоровому человеку (а космонавты/астронавты по умолчанию здоровые) обычно не требуется покидать постель, то есть разгонять и останавливать центрифугу можно только три раза в сутки.

В-третьих, одной центрифугой можно пользоваться в течении трех / четырех смен в земные сутки (в зависимости от длительности сна 8 или 6 часов). Так как скорее всего ритм жизни будет земной, не будет особой проблемы, если каждая «смена» колонистов будет спать в свое время.

В-четвертых, существует сила Кориолииса, которая вызывает неприятные ощущения если размеры центрифуги не очень велики, однако именно если неподвижно лежать во сне, скорее всего неприятные ощущения будет минимальными.

Так же в случае беременности (и первых месяцах жизни), мать и ребенок могут находится в подобных центрифугах более длительное время.

Минусы: 

1. Требуется довольно много место для подобных аппаратов, учитывая, что из-за радиации скорее придется их размещать под землей. С другой стороны, вроде для колоний планируется использовать естественные пещеры, возможно на Марсе существуют огромные пещеры. 

2. Несмотря на намного разреженную атмосферу, постоянная работа центрифуги потребует определенных затрат энергии. Да и просто ее создание потребует определенных ресурсов или поставок с Земли, которые возможно использовать для других целей.

3. Если центрифуга невелика, то сила Кориолииса даже у профессиональных космонавтов/астронавтов может вызывать неприятные ощущения (или придется ограничиваться лишь частичным увеличением гравитации). С другой стороны, человеческих организм хорошо адаптируется к морской болезни, возможно специально отобранные и неподвижно лежащие колонисты достаточно быстро привыкнут к болезни Кориолииса.
 

3 Способ «Метро»

Это способ скорее для более развитой колонии. Дело в том что в принципе центрифуга не единственный способ создать центробежную силу, можно представить, небольшие «детские» вагончики (так чтобы только поместились спящие колонисты, они могут быть всего 80-90 см в ширину и высоту), которые ходят по зацикленной подземной «трубе» с радиусом в пол-километра или более. Диаметр подобного тоннеля «метро» может быть всего около метра. Для экономии энергии можно откачать воздух, благо на Марсе это не так сложно.
В принципе, там будет создаваться центробежная сила как в центрифуге, но за счет большего радиуса сила Кориолииса будет практически не чувствоваться. В остальном, способ полностью аналогичен способу 2.

Минусы: 

1. Возможные ресурсы и затраты колонии будут выше чем в способе 2, однако это может компенсироваться тем что не будет требоваться большого подземного помещения, плюс не будет проблемы с силой Кориолииса.

P.S. На мой взгляд (если не прав — пишите), для колонистов Марса возможно жить практически при земной гравитации, что будет важно если они захотят (или будут вынуждены) вернуться на Землю. Впрочем, возможно колонисты Марса однажды захотят полностью порвать с Землей и в том числе перестанут пытаться жить при «земной гравитации». Однако, проблема гравитации выглядит вполне решаемой при желании.